3.4. Методические указания к выполнению лабораторных работ

Лабораторные работы выполняются в аудиториях кафедры на стендах и макетах под руководством преподавателя.

Содержание и методические указания к выполнению лабораторных работ представлены в УМК: «Прикладная механика: учеб.-метод. комплекс, информ. ресурсы дисциплины, метод. указания к выполнению лаб. работ / сост.: А.И. Иванов, К.У. Кутыев, О.А. Румянцев. - СПб.: Изд-во СЗТУ, 2008. - 67 с., [6].

3.5. Методические указания к выполнению практических работ

Перед проведением практических занятий студент прорабатывает соответствующие разделы теоретического материала. Преподаватель выбирает из контрольных заданий характерные задачи для данного раздела и детально со всеми пояснениями дает решение. После этого студентам предлагаются практические задания.

Студенты, занимающиеся с элементами ДОТ, выбирают в п. 2.5 «Практический блок» номер своего практического занятия. Каждое практическое занятие соответствует номеру задачи из заданий на контрольные работы, приведенных в «Блоке контроля освоения дисциплины». К разделу 1 относятся ПЗ № 1, 2 – задачи 2,3; к разделу 2 ПЗ № 3, 4, 5 задачи – 1, 4, 5; к разделу 3 ПЗ №

6 - 9 – задачи 9,10,11,12; к разделу 4 – ПЗ № 10 – 13, задачи 6,7,8,13.

Методические указания для решения задач приведены в п. 4 «Блок контроля освоения дисциплины». Выполненные практические задания высылаются на проверку преподавателю на Учебный сайт. Проведение практических занятий позволяет более углубленно освоить соответствующие разделы теоретического материала.

137

4.Блок контроля освоения дисциплины 4.1.Общие указания

Блок контроля освоения дисциплины включает в себя:

1.Задания и методические указания к выполнению контрольных работ. В соответствии с учебным планом студенты выполняют контрольные работы. Студенты очно-заочной формы обучения специальностей 140211.65, 150104.65, 190701. 65, 190702.65, 280202.65, выполняют две контрольные работы,

номера задач которых выбираются из таблицы 1. Студенты очно-заочной и заочной форм обучения специальностей 140101.65,140104.65,140601.65,140602.65

всоответствии с учебным планом выполняют одну контрольную работу, номера задач которой выбираются из таблицы 2.

2.Задания на курсовое проектирование (работу) и методические указания к его выполнению, изданы отдельно (Прикладная механика: учеб.- метод. комплекс (блок контроля освоения дисциплины, задания на курсовые проекты (курс. работы) и метод. указания к их выполнению) / сост.: А.И. Иванов,

К.У. Кутыев. – СПб.: Изд-во СЗТУ, 2009. – 118 с.) [5].

Всоответствии с учебным планом студенты специальностей 200101.65, 140101.65,140104.65, 140601.65, 140602.65, 240301.65, 240401.65 выполняют курсовой проект для своей специальности, а студенты специальности 220301.65 выполняют курсовую работу.

3.Блок тестов текущего (промежуточного) контроля. Для текущего контроля дисциплины приводятся тренировочные тесты.

Эти тесты предлагаются студентам в качестве тренировочных (репетиционных) по каждой теме. После изучения каждой темы студент по этим тестам может проверить ответы - они приведены на стр. 190.

Завершив работу с тренировочными тестами по темам, студент получает у преподавателя (студент, обучающийся с элементами ДОТ на учебном сайте в среде moodle) аналогичный контрольный тест по каждой теме. Время ответа и число попыток ответа на контрольные тесты ограничено.

138

4.2.Задания на контрольные работы и методические указания к их выполнению

Студенты очно-заочной и заочной форм обучения специальностей

140211.65, 150104.65, 190701.65, 190702.65, 280202.65, выполняют две контрольные работы, номера задач которых выбираются из таблицы 1.

		Таблица 1
Специальности	Контрольная работа № 1	Контрольная работа № 2
	Номера задач	Номера задач
140211.65	1,2,3,5	9,11,12,13
190701.65	1,3,5,6,7	9,11,12,13
190702.65
150104.65	9,10,11	12,13
280101.65	2,3,4,5	9,11,12,13

Студенты очно-заочной и заочной форм обучения специальностей

140101.65,140104.65,140601.65, 140602.65 в соответствии с учебным планом выполняют одну контрольную работу, номера задач которой выбираются из таблицы 2.

Таблица 2

	Специальности	Контрольная работа № 1
		Номера задач
	140101.65
	140104.65	1,3,8,11
	140601.65
	140602.65

При решении задач необходимо проработать соответствующие темы программы, наметить ход решения задач и установить, какими величинами необходимо задаться, а какие определить. После введения буквенных обозначений данных и искомых величин наметить этапы расчета, выписать расчетную формулу со ссылкой на источник и подставить в нее числовые данные. Расчеты сопровождаются пояснительным текстом.

После получения расчетной формулы и подстановки в нее числовых данных следует окончательный результат выразить в системе СИ.

139

Выполненную контрольную работу необходимо выслать на рецензирование. Контрольные работы, оформленные небрежно и без соблюдения указанных требований, не принимаются.

После рецензирования работы студент исправляет все отмеченные ошибки и исправленную работу защищает у преподавателя.

Студенты, занимающиеся с элементами ДОТ, выбирают свои контрольные задания из УМК. Выполненные работы высылаются на проверку преподавателю, рецензируются и на консультациях результат сообщается студенту.

Зачтенные контрольные работы студент обязан предъявлять на экзамене. Номера рисунков, схем и числовые данные выбираются по двум последним

цифрам шифра зачетной книжки студента. Контрольные работы выполненные не по своему шифру зачетной книжки студента не принимаются.

Задача 1

Выполнить структурный анализ заданной схемы манипулятора, заключающийся в определении числа подвижных звеньев, класса кинематических пар, числа степеней подвижности и маневренности манипулятора.

Вариант схемы манипулятора выбираются по последней цифре шифра зачетной книжке студента (рис.1.1 ÷ 1.10).

Указания к выполнению задачи

1.Обозначить цифрами все подвижные звенья. Стойка обозначается цифрой

–0. Звено, которое образует кинематическую пару со стойкой, обозначить цифрой 1, остальные звенья нумеруются в порядке передачи движения.

2.Выписать кинематические пары, указав их класс и наименование.

3.Определить степень подвижности манипулятора. Поскольку механизм пространственный, то используется формула Сомова –Малышева.

4.Определить маневренность манипулятора. Маневренность – подвижность манипулятора при фиксированном положении схвата, которая определяется по формуле Сомова – Малышева. Число подвижных звеньев уменьшается при этом

на единицу.

140

Рис.1.1
Рис.1.2	Рис. 1.7.

Рис.1.3

Рис.1.4

Рис.1.5

Рис. 1.8

Рис. 1.9

Рис.1.6

Рис.1.10

Рис. к задаче № 1

141

Задача 2

Исследовать структуру механизма, представленного на рис. 2.1 ÷ 2.6 Определить число степеней подвижности механизма. Вариант задачи выбирается по последней цифре шифра зачетной книжки студента из табл. 2.1.

Указания

1.Изобразить кинематическую схему механизма в соответствии с заданием. При изображении кинематической схемы руководствоваться условными обозначениями в соответствии с ГОСТ 2770-68.

2.Звенья обозначить порядковыми номерами, начиная с ведущего. Неподвижное звено (стойка) обозначить – О. Кинематические пары обозначить прописными буквами.

3.Определить количество звеньев и их наименования. При определении наименования звеньев необходимо учесть характер их движения.

4.Определить количество, вид, класс кинематических пар.

5.Определить число степеней подвижности для плоских механизмов по формуле Чебышева.

Рис.2.1

142

α

Рис.2.2

α

Рис.2.3

α

Рис.2.4

143

α

Рис.2.5

					Рис.2.6
				Рис. к задаче № 2
										Таблица 2.1
Последняя	1	2	3		4	5	6	7	8	9	0
цифра
шифра
№	2.1	2.2	2.3		2.4	2.5	2.6	2.4	2.3	2.5	2.2
рисунка

144

Задача 3

Для исполнительного механизма (рис.3.3 ÷ 3.8) составить функцию положения ведомого звена в зависимости от угла поворота кривошипа φ=ωкрt и для заданного фиксированного значения φ вычислить значение функции положения ведомого звена, считая нулевым положением кривошипа (φ=0) относительно координатных осей XOY.

Для машинного агрегата, включающего привод (рис.3.1, 3.2) и один из исполнительных механизмов (рис.3.3-3.8) в соответствии с табл. 3.1, исходя из шифра студента, выполнить структурный анализ и определить угловую скорость кривошипа ωкр. Присоединение одного из двух приводов к конкретному исполнительному механизму осуществляется путем жесткого соединения конического зубчатого колеса Z6 и кривошипа r в одно звено.

Указания к выполнению задачи

1.При составлении функции положения исполнительного звена рекомендуется использовать способ, в основе которого лежит тригонометрический анализ фигур, образованных звеньями рычажных механизмов.

2.Вывод функции положения составляется подробно с необходимыми пояснениями и в общем виде.

3.В выражение функции положения подставляют числовые значения параметров, заданных в табл.3.1.

4.Исходя из значений скорости электродвигателя ωэл и числа зубцов Z, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, вычислить угловую скорость кривошипа ωкр.

							Таблица 3.1
						φ1
Последняя	r	l1	L2	L3	a		Предпосл.
цифра							цифра
			мм			град	шифра №
шифра
							рис.
						120
0	100	450	750	100	350		3.1-3.3
1	120	400	600	150	300	300	3.2-3.4
2	150	350	550	100	250	210	3.2-3.5
3	180	600	900	150	200	330	3.1-3.6
4	100	400	700	100	250	150	3.1-3.7
				145

5	150	500	850	100	300	60	3.2-3.8
6	100	250	500	150	150	300	3.1-3.4
7	150	500	750	100	200	240	3.2-3.3
8	150	600	1100	100	300	30	3.2-3.2
9	100	500	1200	150	300	60	3.1-3.8

Рис. 3.1

Рис. 3.2

Рис.3.3

146

Рис. 3.4

Рис. 3.5

147

φ

Рис. 3.6

φ

Рис. 3.7

148

Рис. 3.8

К задаче №3

Задача 4

На рис. 4.1. ÷ 4.5 представлены схемы измерительных приборов, для которых необходимо:

1.Провести структурный анализ механизма с указанием названий звеньев, кинематических пар и определить степень подвижности по формуле Чебышева;

2.Вывести функцию положения механизма (ФПМ), приняв угол φ, определяющий поворот ведущего звена, величиной заданной, а угол α, определяющий поворот ведомого звена цепи механизма, функцией заданного угла поворота ведущего звена. Вывод ФПМ следует показать последовательно с пояснениями.

3.Определить в общем виде выражение величины частичной конечной

ошибки механизма Δα r от заданной первичной погрешности r параметра r. 4. Определить теоретическую ошибку (ТО) измерительной цепи механизма, обусловленную наличием линейной шкалы при нелинейной ФПМ.

149

Исходные данные для расчета выбираются из табл. 4.1, по последней цифре шифра, а номер схемы по предпоследней из табл. 4.2.

Указания к выполнению задачи

1.Выбрав схему механизма согласно своего шифра, необходимо пронумеровать звенья, начиная с ведущего, и обозначить кинематические пары.

2.Используя формулу Чебышева, определить степень подвижности измерительного механизма;

3.Используя тригонометрический метод (метод треугольников), определить функцию положения α=α(φ);

4.Связь между углами поворота для зубчатых колес определяется по

формуле	); для ·червячных, ( 1,	– углы поворота		соответствующих
зубчатых колес·		передач2	заходов·	( 1,	2 – угол
поворота червяка и червячного колеса; n – число·				червяка; z2 – число
зубцов червячного колеса); для механизмов винт – гайка					(S –

·

перемещение гайки; t – шаг винта; n – число заходов; φ – угол поворота винта).

5.Частичная ошибка положения входимого звена механизма определяется путем дифференцирования ФПМ по r.

6.Теоретическая ошибка измерительной цепи механизма, при наличии линейной шкалы, определяется выражением: ST=S0-ST, где ST – теоретическая ошибка; S0=α( ) – ФПМ; ST=kα – линейные закон угла поворота стрелки. Разлагая в ряд Тейлора ФПМ и вычитая S0 из ST, получим теоретическую ошибку выходного звена механизма.

150

									Таблица 4.1
Предпоследняя	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
цифра шифра						4.5
Номер рисунка	4.5	4.4	4.3	4.2	4.1		4.4	4.3	4.2	4.1
									Таблица 4.2
Параметры		Предпоследняя цифра шифра, исходные данные
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
φ, град	3	5	7	9	10	15	20	12	6	4
r, мм	5	4	3	2	1	1	2	4	4	5
r, мм	100	80	70	60	50	50	60	80	80	100
β, град	30	30	30	30	30	45	45	45	45	45
n	1	1	1	1	1	1	1	1	1	2
t, мм	0,5	0,5	0,5	0,5	2	0,5	0,5	0,5	0,5	2
m, мм	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
a, мм	80	80	80	100	80	80	80	80	80	80
b, мм	50	50	50	50	50	40	40	40	40	40
z	30	30	30	30	30	30	30	30	30	30
z1	60	60	90	60	60	60	60	90	60	60
z2	120	90	90	90	210	90	90	90	90	240

Рис. 4.1

Рис. 4.2

151

Рис. 4.3

Рис. 4.4

r

Рис. 4.5

Рис. к задаче № 4

Задача 5

Выходное звено механизма (рис.5.1) совершает возвратно-поступательное (или возвратно-вращательное) движение и нагружено на рабочем ходу постоянной силой Fc (или моментом силы Тс) полезного сопротивления. На холостом ходу при обратном направлении движения выходного звена полезное сопротивление отсутствует, но продолжают действовать вредные сопротивления. Учитывая трение в кинематических парах и зная КПД механизма η, определить:

152

1.Момент сил движущих Тд, постоянный по величине, который нужно приложить к входному звену при установившемся движении с циклом, состоящим из рабочего и холостого ходов;

2.Работы сил трения на рабочем и холостом ходах, считая, что вредное сопротивление постоянно на каждом из ходов, но на рабочем ходу оно в три раза больше, чем на холостом.

3.Изменение кинетической энергии механизма за время рабочего хода и за время холостого хода.

4.Мощность, требуемую от привода при вращении входного звена со средней угловой скоростью ω1, и средние (за целый оборот) мощность сил полезного сопротивления и мощность сил трения.

Решение задачи основано на уравнении движения механизма, устанавливающем связь между изменением кинетической энергии и работами сил (законе об изменении кинетической энергии). Работа сил и моментов сил определяется соответственно по линейным или угловым перемещениям звеньев, на которые они действуют, для чего нужно найти положения механизма при крайних положениях выходного звена. Перемещения звеньев, линейные и угловые, можно определить по чертежу, выполненному в масштабе или рассчитать аналитически. При графическом определении перемещений звеньев необходимо построить механизм в крайних положениях и по заданным направлениям угловой скорости входного звена, и постоянной силы Fc (или момента сил Тс) полезного сопротивления установить рабочие и холостые ходы. Из графического построения

определить:
1.	Для входного звена его углы поворота на рабочем ходу p,	на холостом
ходу - х .
2.	Для выходного звена - линейное перемещение, то есть ход	S, или угол

размаха ψ).

Размеры звеньев и другие необходимые величины приведены в табл. 5.1

153

Номер схемы выбирается по последней цифре шифра, размеры звеньев и другие величины по предпоследней цифре шифра.

										Таблица 5.1
Величина			Номер схемы (последняя цифра шифра)
			I (0;1;2)					II (3;4;5)
			Варианты (предпоследняя цифра шифра)
	0 и 1 2 и 3 4 и 5 6 и 7 8 и 9 0 и 1 2 и 3 4 и 5 6 и 7									8 и 9
ОА, мм	90	120	150	100	80	150	120	100	80	50
OВ, мм	250	300	380	350	300	-	-	-	-	-
FC, H 4000 9000 5000 8000 4000 8000							9000	7000	8000	2000
η	0,75	0,77	0,74	0,75	0,78	0,76	0,7	0,86	0,9	0,7
ω1, рад/с	25	50	20	30	40	60	100	80	150	250
АВ, мм	-	-	-	-	-	400	350	300	300	200
е, мм	-	-	-	-	-	60	50	30	20	25
Величина			Номер схемы (последняя цифра шифра)
		III (6; 7)					IV (8; 9)
			Варианты (предпоследняя цифра шифра)
	0и1 2и3 4и5 6и7 8и9 0и1 2и3 4и5 6и7									8и9
ОА, мм	180	120	200	150	010	140	120	100	80	70
OВ, мм	700	500	600	400	200	-	-	-	-	-
FC, H	900	300	800	450	500	600	300	120	150	240
η	0,73	0,75	0,68	0,7	0,7	0,92	0,89	0,91	0,9	0,92
ω1, рад/с	12	25	10	15	8	10	80	80	50	100
ОС, мм	-	-	-	-	-	280	240	200	160	150
ВС, мм	-	-	-	-	-	350	300	250	200	160
АВ, мм	-	-	-	-	-	350	300	250	200	200

154

I

II

III

IV

Рис. 5.1

Рис. к задаче № 5.1

Задача 6

В задаче 6 рассматривается автомобильная трехвальная, трехступенчатая коробка переключения передач (КПП), которая показана на рис. 6.1.

По аналогии с соосным двухступенчатым редуктором коробка (КПП) при

включении первой передачи образует две ступени:	б и б;
а) быстроходную косозубую, которую образуют зубчатые колеса
б) тихоходную (прямозубую), которую образуют зубчатые колеса	и .

Рассчитать тихоходную прямозубую ступень коробки переключения передач (КПП) на 1-й передаче (рис.6.1).

Зубчатые колеса изготовлены из стали 20Х. Термообработка всех зубчатых колес - цементация с последующей закалкой до твердости HRC 56...63 [3]. Данные для расчета выбрать из табл. 6.1 по предпоследней цифре шифра.

155

Методические указания

1.Привести кинематическую схему коробки передач при включенной первой передаче;

2.Определить допускаемое контактное напряжение [3], с. 167, 168, приняв коэффициент безопасности SH =1,2, коэффициент долговечности KHL =1;

3.Определить диаметр делительной окружности шестерни тихоходной ступени на первой передаче по формуле (8.11) [3], с.135, учитывая, что передаточное отношение тихоходной ступени коробки передач на первой передаче равно передаточному отношению быстроходной ступени коробки на первой

передаче бс.	(	бс		), а крутящий момент, передаваемый
шестерней, T	T	·kд , где kд =1,5...2 – коэффициент динамичности;

4.Определить модуль зацепления, расчетное значение которого округлить до ближайшего стандартного значения [3], с.116,137,138;

5.Определить числа зубцов шестерни, колеса и межосевое расстояние [3],

с.138;

6.Провести расчет прочности зубцов шестерни по напряжениям изгиба [3],

с.138...141.

Рис. 6.1

Вконтрольной работе необходимо выполнить:

1)расчет зубчатых колес на контактную прочность;

156

2) проверочный расчет зубчатых колес по напряжениям изгиба. Исходные данные для выполнения контрольной работы выбираются из

табл. 6.1 по предпоследней цифре шифра.

Таблица 6.1

			Варианты и исходные данные
Параметры	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
			Предпоследняя цифра шифра
Крутящий момент,
передаваемый
входным	125	120	115	110	105	100	95	90	85	90
(быстроходным)
валом коробки
Твх=Тбв,
Н · м
Передаточное
отношение	4,0	3,8	3,7	3,6	3,5	3,6	3,7	3,8	3,9	4,0
коробки на первой
передаче

Задача 7

Рассчитать быстроходную ступень коробки КПП на первой передаче. Материал и термообработка зубчатых колес приведены в задаче 6.

Данные расчета выбирать из табл. 6.1 по предпоследней цифре шифра, а также из решения задачи 6.

Методические указания

1.Учитывая, что коробка КПП на первой передаче представляет собой соосную зубчатую передачу, то межосевые расстояния быстроходной и тихоходной

ступеней равны, то есть		б	т, следовательно, б		б	Т	Т .
2. Так как и бс	, то	б	Т, б	Т .

При решении задачи необходимо:

1.Определить коэффициент ширины шестерни быстроходной ступени относительно диаметра ψbd (для этого следует решить выражение (8.11) [3], с.135 относительно ψbd).

2.Определить ширину шестерни быстроходной ступени

157

3.			б:	б	ψ ·	б .	.
	Вычислить угол наклона	b				б
					arcsin

4. Определить диаметры делительных окружностей шестерни dб и колеса dб

Задача 8

На рис. 8.1 (схемы 1-5) представлены схемы многозвенных зубчатых механизмов, которые состоят из последовательно соединенных отдельных зубчатых механизмов (ступеней).

Определить:

1.Для каждой ступени незаданные числа зубьев зубчатых колес, полученные значения округлить до ближайшего целого числа.

2.Передаточные отношения отдельных зубчатых механизмов (ступеней).

3.Общее передаточное отношение многозвенного зубчатого механизма.

Номер схемы выбирается по последней цифре шифра, а параметры по предпоследней цифре шифра из табл. 8.1 ÷ 8.5.

Указания

1.Каждый из заданных многозвенных механизмов может быть представлен как последовательное соединение отдельных ступеней. Например, многозвенный зубчатый механизм (рис. 8.1, схема 5) можно представить как последовательное соединение трех отдельных механизмов (ступеней). Первая ступень образована зубчатыми колесами с числом зубцов z1 и z2; вторая ступень образована зубчатыми колесами, с числом зубцов z3 и z4; третья ступень представляет собой 2-х ступенчатый планетарный механизм смешанного зацепления.

2.Для первой ступени (см. схему 5) следует найти z2

z2= z1u12

3. Для второй ступени необходимо найти z3.

158

Для определения z3 воспользуемся условием сносности 1-й и 2-й ступеней,

т. е.

22

Отсюда следует

z1+z2=z3+z4, z3= z1+z2-z4

Значение модуля зацепления т следует принять для всех ступеней равным 2 мм (для всех вариантов схем m=2 мм).

4. Для третьей ступени необходимо найти z5 и z8. Передаточное отношение 2-х ступенчатого планетарного механизма можно найти из выражения u H 1 uH ,

где - передаточное отношение обращенного механизма (механизма с неподвижным водилом).

Передаточное отношение обращенного механизма равно произведению передаточных отношений его ступеней

.

Передаточные отношения ступеней замещающего механизма

; .

5. Из выражения, определяющего межосевое расстояние, находим z5

.

6. Из условия соосновности для планетарного механизма a a можно получить z5 + z6 = z8 - z7, и из последнего выражения определить z7.

7. Передаточное отношение многозвенного зубчатого механизма (см. схему5)

u=u12u34u5H

159

				Рис. 8.1. Схема 1
										Таблица 8.1
Пара-	Последн.		ВАРИАНТЫ (предпоследняя цифра шифра)
метры	цифра
	шифра
		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
z1		17	20	19	20	18	20	20	18	18	20
[мм]	0	43	46	44	50	48	50	45	48	44	47
	или
u34		1,85	2,15	1,8	2,3	2,1	1,15	2,1	2,15	1,75	2,1
	8
z5		17	20	19	35	20	38	28	30	24	22
z6		35	35	56	58	45	52	45	50	35	59

Рис. 8.1. Схема 2

160

										Таблица 8.2
Пара-	Последн.		ВАРИАНТЫ (предпоследняя цифра шифра)
метры	цифра
	шифра
		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
z2		40	42	40	38	37	46	36	35	38	42
u12		2,1	2,2	2,1	2,0	1,9	2,6	1,9	1,8	2,0	2,1
z4	1 или 5	18	19	18	18	19	20	20	20	19	19
[мм]		75	70	65	75	75	65	75	70	75	65
u67		3,5	4,2	3,1	3,4	4,0	3,6	4,1	3,7	4,5	3,3

				Рис. 8.1. Схема 3
												Таблица 8.3
Пара-	Последн.		ВАРИАНТЫ (предпоследняя цифра шифра)
метры	цифра
	шифра
		0	1	2	3	4		5	6	7	8		9
z2		24	35	30	25	25		24	28	23	24		22
z3		55	28	58	40	48		58	50	48	50		55
[мм]	2 или	45	60	50	50	44		46	48	42	45		40
	6
z7		25	25	20	25	22		20	22		25		24
										20
z8		90	88	96	85	95		90	90		88		90
										88
u56		2,7	2,4	3,2	2,5	3,0		2,9	2,8	2,7	2,5		2,7

161

				Рис. 8.1. Схема 4
											Таблица 8.4
Пара-	Посл.		ВАРИАНТЫ (предпоследняя цифра шифра)
	цифра
метры		0	1	2	3	4	5	6	7	8		9
	шифра
z2		54	45	50	45	60	55	50	52	45		55
z3	3	105	90	90	85	110	100	100	95	92		95
u12		3,0	2,5	2,8	2,5	3,3	2,95	2,9	3,1	2,6		3,1
	или
z5		19	17	19	18	17	18	17	18	19		17
	9
z6		23	20	19	20	26	21	25	20	22		25
		50	60	50	50	60	50	55	50	60		55

Рис. 8. Схема 5

162

												Таблица 8.5
Пара-		Последн.		ВАРИАНТЫ (предпоследняя цифра шифра)
		цифра
метры		шифра	0	1	2	3	4	5	6		7	8	9
	z1		22	17	18	21	22	20	20		18	19	21
	z3		21	17	19	18	19	20	22		20	18	19
	u12	4 или	1,55	2,0	1,8	1,3	1,6	1,65	1,6		1,55	2,1	1,55
	z5	7	42	42	48	45	55	38	40		48	52	42
	z7		50	50	51	52	48	52	50		50	54	50
			62	60	68	65	72	60	62		65	62	62
						Задача 9
	Стальной стержень находится под действием продольных сил F												(рис.
9.1). Найти перемещение свободного конца стержня. Модуль упругости
	МПа. Данные для решения задачи взять из табл. 9.1												цифре
10											по последнейЕ 2·

шифра, а номер схемы рисунка по предпоследней цифре шифра.

Рис. 9.1

Указания

Вычертить стержень в масштабе, указав буквенные и числовые значения всех величин. С помощью уравнений равновесия определить величину и направление опорной реакции. Применив метод сечений, определить продольную

163

силу N на каждом участке сечения. Вычертить эпюру N, указав на ней знаки и числовые значения на каждом участке. Из условий прочности определить площади сечений, приняв [σ]=160 МПа. Определить перемещение конца cтepжня.

Задача 10

Абсолютно жесткий брус опирается на шарнирно-неподвижную опору и прикреплен к двум круглым стержням при помощи шарниров (рис. 10.1). Требуется:

1.Найти усилия и напряжения в стержнях.

2.Определить допускаемую нагрузку [F], из условия прочности, приняв

[σ]=160 МПа.

3.Найти предельную грузоподъемность Fпред, если предел текучести [σ]=240 МПа.

Данные взять из табл. 9.1 по последней цифре шифра, а номер схемы

рисунка по последней цифре шифра.

Рис. 10.1

Указания

1. Начертить брус в масштабе, указав буквенные и числовые значения всех заданных величин. Под брусом показать силовую схему, заменив

164

шарнирные связи реакциями; написать уравнения равновесия; определить степень статической неопределимости системы.

2.Рассечь стержни и изобразить отсеченный брус. В сечениях стержней приложить продольные силы N1 и N2.

3.Составить уравнение равновесия отсеченного бруса, написав сумму моментов всех сил относительно опоры К (рис. 10.1).

4.Показать схему деформирования системы.

5.Составить уравнение совместности перемещений.

6.Определить продольные силы N1 и N2, решив систему уравнений, включающую уравнение равновесия отсеченного бруса и уравнение совместности перемещений.

7.Определить допускаемую нагрузку [F], приравняв большее из напряжений в двух стержнях допускаемому напряжению [σ].

8.Найти предельную грузоподъемность системы Fпред из уравнения равновесия отсеченной части бруса, заменив усилия N1 и N2 их

предельными значениями N

σT ·A, N

σT ·2A

Задача 11

К стальному валу приложены три известных крутящих момента:

Т1, Т2, Т3 (рис. 11.1)

Рис. 11.1

165

Требуется:

1.Определить при каком значении момента Т0 угол поворота правого концевого сечения равен нулю.

2.Для найденного значения Т0 построить эпюру крутящих моментов.

3.При заданном значении [τ] определить диаметр вала из расчёта на прочность и округлить его величину до ближайшего значения 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100 мм.

4.Построить эпюру углов закручивания. Данные взять из табл. 9.1 по последней цифре шифра, а номер схемы рисунка по предпоследней цифре.

Указания

1. Значения момента Т0 находим из уравнения в соответствии с принципом независимости действия сил кон.сеч. ∑ кон.сеч. 0 .

2.Вычислить значения крутящих моментов на участках вала и построить эпюру крутящих моментов.

3.Из условия прочности определить диаметр вала и округлить его до значения из нормального ряда.

4.Определить углы закручивания сечений вала по формуле

и построить эпюру φ.

Варианты и исходные данные

											Таблица 9.1
Послед	Номер схемы на	А,	Расстояния, м				F,	Моменты,					[τ],
няя	рис 9.1, рис.10.1,								кНм
цифра	рис.11.1).	2					кН						МН/
		см											2
шифра	По предпоследней		а		в	с		Т1		Т2		Т3	м
	цифре шифра
1	1- схема 1	11	2,1		2,0	1,0	1,1	1,0		1,1		1,2	35
2	2-схема 2	12	2,2		2,1	1,1	1,2	1,1		1,0		1,1	40
3	3- схема 3	13	2,3		2,2	1,2	1,3	1,2		1,3		1,0	35
4	4-схема 4	14	2,4		2,3	1,3	1,4	1,3		1,4		1,3	40
				166

5	5-схема 5	15	2,5	2,4	1,4	1,5	1,4	1,5	1,4	45
6	6- схема 5	16	2,6	2,5	1,5	1,6	1,5	1 6	1,5	35
7	7- схема 4	17	2,7	2,0	1,4	1,7	1,4	1,7	1,6	40
8	8- схема 3	18	2,8	2,1	1,3	1,8	1,3	1,8	1,7	45
9	9- схема 2	19	2,9	2,2	1,2	1,9	l,2	1,9	1,8	40
0	0- схема 1	20	3,0	2,3	1,1	2,0	1,1	2,0	1,9	35

Задача 12

Балка, находящаяся на шарнирных опорах (одна неподвижная, а вторая шарнирно-подвижная опора), нагружена сосредоточенной силой F и распределенной нагрузкой интенсивности q (рис. 12.1).

Пренебрегая собственным весом балки требуется:

1.Определить опорные реакции.

2.Построить эпюры поперечных сил Q и изгибающих моментов М, применяя метод сечений.

3.Указать опасные сечения по длине балки и определить расчетные значения Q и М

4.Из условия прочности по нормальным напряжениям подобрать круглое

поперечное сечение балки, приняв [σ]= 160 МПа.

Данные взять из табл. 12.1 по последней цифре шифра, а номер схемы рисунка по предпоследней цифре.

Рис. 12.1

167

Указания

1.Вычертить балку в масштабе, указав буквенные и числовые значения всех величин. Под рисунком балки оставить место для построения эпюр поперечных сил Q и изгибающих моментов М.

2.Показать на чертеже опорные реакции и, используя уравнения равновесия, определить их величину и действительное направление.

3.Обозначить грузовые участки на схеме балки и указать расстояние х от выбранного начала отсчета до рассматриваемого сечения на каждом грузовом участке балки. Для каждого грузового участка определить в общем виде аналитические выражения для Q и М и вычислить их числовые значения на границах участков.

4.В масштабе построить эпюры М и Q, указав их знак и числовые значения на всех участках.

5.Определить сечение, в котором действуют максимальные по абсолютной величине М и Q.

6.Из условия прочности по нормальным напряжениям определить диаметр поперечного сечения балки.

Варианты и исходные данные

								Таблица 12.1
Посл.	Номер схемы		Расстояния, м
цифра	на рис.8 по						F, кН	q, кН/м
шифра	последней	a1		a2		a3
	цифре шифра
1	1 – схема 1	1		1		2	4	4
2	2 – схема 2	1		4,5		-	20	10
3	3 – схема 3	1,5		4		1	10	10
4	4 – схема 4	1,5		4,5		1,5	20	20
5	5 – схема 5	2,5		2,5		2,5	6	6
6	6 – схема 4	1,5		4,5		1,5	20	20
7	7 – схема 2	1		4,5		-	20	10
8	8 – схема 5	2,5		2,5		2,5	6	6
9	9 – схема 3	1,5		4		1	10	10
0	0 – схема 1	1		1		2	4	4
			168

Задача 13

Стальной стержень полого круглого поперечного сечения используется в качестве несущей колонны и нагружен продольной, центрально-приложенной силой F (рис.13.1).

Данные взять из табл. 13.1 по последней цифре шифра, а номер схемы рисунка по предпоследней цифре.

Рис. 13.1

Требуется:

1.Определить критическую нагрузку Fkp, зная тип и размер сечения.

2.Определить допускаемую нагрузку на стержень, учитывая что

коэффициент запаса по устойчивости стержня [nу]=2; Е			2·10	МПа;
		; σпц=180 МПа, где D - наружный диаметр
		0,8	стержня; d -

внутренний диаметр стержня.

Указания

1.Начертить схему стержня, указав значения заданных величин. В поперечном сечении провести главные оси инерции.

2.Определить минимальный момент инерции Imin стержня.

3.Предварительно проверить применимость формулы Эйлера, для чего определить минимальный радиус инерции сечения стержня

169

4. Вычислить гибкость стержня

λ µl

и предельную гибкость

λпр	E .
	пц

Если формула Эйлера неприменима, воспользоваться эмпирическими формулами Ясинского для нахождения σкр. Для стали σкр = 310 – 1,14 λ; Fкр

= σкр А; 60<λ<100.

5.Определить допускаемую нагрузку на стержень с учетом коэффициента

запаса по устойчивости [ny]=2;		Е 2·10		МПа.
	Варианты и
		исходные данные
					Таблица 13.1
Посл.	Номер схемы зацепления концов			Высота	Наружный
					диаметр
цифра	стержня по последней цифре			стержня, м
					стержня, м
шифра	шифра
				l	D
1	1 – схема 1			3	0,3
2	2 – схема 2			2,9	0,25
3	3 – схема 3			2,5	0,22
4	4 – схема 4			2,8	0,28
5	5 – схема 5			3,2	0,31
6	6 – схема 1			2,7	0,24
7	7 – схема 3			3,5	0,32
8	8 – схема 4			3,4	0,35
9	9 – схема 5			3,1	0,3
0	0 – схема 1			3,3	0,33

170

4.3.Задание на курсовое проектирование и методические указания к его выполнению

В соответствии с учебным планом студенты специальностей 200101.65, 140101.65,140104.65, 140601.65, 140602.65, 240301.65, 240401.65 выполняют курсовой проект, а студенты специальности 220301.65 выполняют курсовую работу. При выполнении курсового проекта или курсовой работы следует использовать УМК.

Задания и методические указания к курсовому проектированию (курсовой работе) изданы отдельными методическими указаниями:

Прикладная механика: учеб.-метод. комплекс (блок контроля освоения дисциплины, задания на курсовые проекты (курс. работы) и метод. указания к их выполнению) / сост.: А.И. Иванов, К.У. Кутыев. – СПб.: Изд-во СЗТУ, 2009. – 118 с. [5].

4.4. Текущий контроль Тест 1 (тема 1.1)

1.Отличительные признаки машины от механизма

A.Наличие полезной работы.

B.Передача энергии.

C.Преобразование движения.

2.Отличительные признаки машины от прибора

A.Преобразование движения.

B.Преобразование мощности .

C.Наличие полезной работы.

3.Дать определение понятию «звено».

A.Тела, совершающие относительное движение.

B.Твердые тела, совершающие относительное движение.

C.Совокупность твердых тел, совершающих движение.

4.Дать определение материальной точки.

A.Тело, размерами которого пренебрегают.

171

B.Материальное тело, обладающее массой, размерами которого при решении ряда задач пренебрегают.

C.Тело, совершающее движение.

Тест 2 (тема 1.2)

1.Признаки классификации «кинематических пар».

A.По количеству независимых координат, задание которых однозначно определяют положение одного звена относительно другого.

B.По количеству звеньев.

C.По относительному движению звеньев.

2.Задачи кинематики – изучение…

A.движения материальных тел в пространстве.

B.положения материальной точки.

C.относительного положения тел .

3.Дать основные способы задания движения.

A.Координатный, векторный, естественный.

B.Координатно-векторный .

C.Цилиндрический, сферический .

4.Дать кинематические характеристики движения.

A.Перемещение, траектория движения, скорость, ускорение.

B.Скорость и ускорение.

C.Траектория движения и скорость.

5.Векторным законом движения является

A.S=S(t).

B.x=x(t); y=y(t); z=z(t).

C. .

6.Дать определение мгновенному центру скоростей (МЦС).

A.Называется точка плоской фигуры, в которой скорость и ускорение в данный момент времени равно нулю.

B.Точка плоской фигуры, в которой скорость и ускорение равно нулю.

C.Точка плоской фигуры, в которой скорость равна нулю.

172

7.Назовите самый точный метод: графический, графо-аналитический,

аналитический кинематического исследования механимов.

A.Графический.

B.Аналитический .

C.Графоаналитический.

8.Условие существования кривошипа в четырехзвенном шарнирном

механизме, где:

A.a+d ≤ b+с.

B.a+d ≤ d+с.

C.a+c ≤ b+d.

Тест 3 (тема 1.3)

1.Момент инерции сечения относительно оси.

A.	·	.
B.		·	.
C.		·	А.

2.Элементарная работа определяется

A. · .

B. · .

C.· .

3.Выражение для мощности:

A.· .

B.·υ .

C.· .

4.Момент инерции сечения относительно полюса:

A.	·	.
B.	·	.
C.	·	.

173

5. Основное дифференциальное уравнение системы:

A.	.
B. ∑	∑	.

C.∑ .

6.Уравнение вращательного движения твердого тела относительно оси:

A.	·	. .
B.	·
C.		.

7. Теорема об изменении кинетической энергии:

A. .

B. .

C.

∑

∑ .

8.Кинетическая энергия при вращательном движении:

A. .

B. .

C. ∑ .

9.Идеальные связи:

B.	∑	∑.	·	.
A.	∑	0.
C.
	∑	0

10. Уравнение движения механизма в форме интеграла энергии:

A.	кр ·	сд	СТ	СМ.
B.		пр.

11. Уравнение движения механизма в дифференциальной форме

A.	кр ·	сд	СТ	СМ.
B.		пр.		174

12. Режим разбега:

A.	∆	.
B.		0.
C.	∆	0.
	∆	0

13. Установившийся режим:

A.	∆	.
B.		0.
C.	∆	0.
	∆	0

14. Режим выбега:

A.	∆	.
B.		0.
C.	∆	0.
	∆	0

15. Механический коэффициент полезного действия:

A.	η	СП	.
		сд			µ.
B. η		1
C.	η	СМ		.
		сд
16. Механический						коэффициент	полезного	действия	при
последовательном соединении ряда механизмов:
A. η		∏			η .

B.η η .

17.Коэффициент неравномерности вращения:

A. ωср				.
B. δ			.
		ср

18. Формула, определяющая степень подвижности пространственного

механизма

A.	W	3n	p	2p .	.
B.
	W	6	∑	p q
C. W		6n	∑	p .

175

19.Силы, действующие в прямозубом зацеплении

A.Fn, Fa, Ft.

B.Fn, Fa, Fr.

C.Fn, Ft, Fr.

20.Силы, действующие в косозубом зацеплении

A. Fa, Ft, Fr.

B.Ft, Fn.

C.Fr, Fa.

Тест 4 (тема 2.1)

1.Условие существования кривошипа

A. a b c.

B. a d b c.

C. d a b c.

2.Определение кулачкового механизма по наличию профиля или

пары

A.Переменной кривизны.

B.Наличие высшей кулачковой пары.

C.Наличие вращательной пары.

3.Угол давления в кулачковом механизме

A.Профиль кулачка.

B.Между нормалью в точке касания кулачка и толкателя и скорости толкателя .

C.Между нормалью и касательной в точке касания кулачка и толкателя.

Тест 5 (тема 2.2). 1. Основная теорема зацепления

A.	ст	пер		.
B.	отн ·			0.
C.			.

176

2.Модуль зацепления

A. · .

B. .

C.· .

D. .

3. Передаточное отношение определяется

A. · .

B. .

C. .

4.Высота зубца

A.h 2m.

B.h 2,5 m.

C.h 2,25 m.

5.Диаметр делительной окружности

A.d mz.

B.d m z z .

C.d m z 1 .

6.Толщина зуба

A.b 0,1m.

B.b 0,5 m.

C.b 0,2 m.

7.Диаметр окружности вершин

A.da m z 2 .

B.da m z 1 .

C.d m z 4 .

8.Диаметр окружности впадин

A.df m z 1 .

B.df m z 2 .

177

C.df m z 2,5 .

9.Передаточное отношение конической передачи

A. .

B. .

C. .

10.Передаточное отношение червячной передачи

A. u . z1 – число заходов

B.	u		.
C.	u	z ,z .

11.Чем отличаются планетарные передачи от остальных

A.С параллельными осями

B.Со скрещивающимися осями

C.С подвижными осями

12.Передаточное отношение планетарной передачи

A. u H	H	H	.
B. u H	H		.
C. u H		H		.

HH

13.Условие соостности для внешнего зацепления

A. .

B. .

C. .

14.Условие отсутствия подреза ножки зубца

A.z ≥ zmin=17.

B.z ≥ 5zmin.

C.z ≥ zmin=10.

178

Тест 6 (тема 2.3)

1.Коэффициент сервиса

A. .

B. .

C. .

Тест 7 (тема 3.1)

1.Дайте определение модели материала:

A.Реальные элементы конструкций.

B.Абсолютно твердые тела.

C.Материал, обладающий свойствами: сплошным, однородным, изотропным.

2.Дайте определение модели элемента конструкции:

A.Брус, оболочка, массив.

B.Стержень, брус, плита.

C.Стержень, балка, вал.

3.Модели нагрузок в СМ:

A.Внешние силы, силы трения, распределенные.

B.Статистические, повторно-переменные, сосредоточенные .

C.Статические, динамические.

4.Дайте определение напряжения в точке

А. Интенсивность внутренних сил, действующая в каждой точке поперечного сечения.

B.Сила деления на площадь сечения.

C.Отношение нагрузки к площади сечения.

5.Напряжения являются допускаемыми

A.оп.

B.уп.

179

C. вр

Тест 8 (тема 3.2)

1.Упругим удлинением является

A.l1.

B.l2.

C.l3.

2.Диаграмма, соответствующая растяжению пластичного материала

A.1.

B.2.

C.3.

3.Диаграмма соответствующая сжатию чугуна

A.1.

B.2.

C.3.

180

4. Укажите виды деформаций элемента конструкции:

A.Угловая, линейная, упругая, остаточная.

B.Упругая, угловая.

C.Остаточная, линейная.

5.Укажите типы деформаций элемента конструкции:

A.Угловая, линейная.

B.Растяжение (сжатие), сдвиг, кручение, изгиб.

C.Упругая, остаточная.

6.Характеристики пластичности материала

А. Удлинение остаточное, упругая деформация

B.Относительное остаточное удлинение - δ %.

C.относительное остаточное сужение - + % .

D.Предел текучести, предел прочности.

7.Характеристики прочности пластичного материала

A.σy, σТ.

B.σпц, σТ, σв.

C.σц, σв.

8.Метод сечений применяется для определения:

A.опорных реакций.

B.внутренних силовых факторов.

C.определения нагрузок.

9.Закон Гука при растяжении (сжатии):

A. · .

B. .

181

C. .

Тест 9 (тема 3.3)

1. Закон парности касательных напряжений:

A. .

B. .

C. .

2.Закон Гука при сдвиге:

А. σ εE. В. τ γ·G.

3.Закон Гука при кручении:

А. σ εE.

B.τ γ·G.

C.· .

4.Условие жесткости при растяжении (сжатии)

A. ∆

B.

C. τ

·

W

∆ .

.

.

Тест 10 (тема 3.4)

1.Напряжение при чистом изгибе

A.σ εE.

B.τ γ·G.

C.τ W .

D. σ

·

.

2.Условие прочности при изгибе

A. .

182

B.

C.

W

Тест 11 (тема 3.5).

1.Косой изгиб

A.Изгиб в одной плоскости.

B.Изгиб в двух плоскостях.

C.Изгиб с кручением.

D.Изгиб с растяжением.

2.Изгиб с кручением

A.Изгиб в одной плоскости.

B.Изгиб в двух плоскостях.

C.Изгиб с кручением.

D.Изгиб с растяжением.

3.Внеценторное растяжение (сжатие)

A.Продольная нагрузка приложенная по оси бруса.

B.Продольная нагрузка приложена с некоторым смещением x.

C.Нагрузка приложена перпендикулярно к оси бруса.

4.Ядро сечения

A.Уравнение прямой линии.

B.Уравнение окружности.

C.Уравнение нулевой линии.

183

Тест 12 (тема 3.6).

1.Местные напряжения возникают

A.В поперечных сечениях.

B.В круглых поперечных сечениях.

C.В сечениях стержней, к которым приложены нагрузки.

2.Контактные напряжения возникают

A.При контактах по поверхности.

B.При контакте элементов конструкций в точке или по линии.

C.При сложном нагружении.

3.Концентраторы напряжений возникают

A.В круглых поперечных сечениях.

B.В местах резкого изменения геометрической формы.

C.В продольных сечениях.

4.Формула Герца определяет напряжение

A.Растяжение (сжатие).

B.Изгиба.

C.Кручения.

D.Контактные.

Тест 13 (тема 4.1)

1.Определение размера

А. Числовое значение линейной величины.

B.Длина.

C.Ширина.

D.Высота.

2.Определение допуска

A.Измеренный размер.

B.Разность между номинальным и действительным размерами.

C.Размер, полученный в результате расчета.

184

D.Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами.

3.Предельный размер

A.Номинальный размер.

B.Алгебраическая разность между номинальным и действительными размерами.

C.Разность между максимальным и минимальным размерами.

4.Наиболее распространенный материал в машиностроении

А. Сталь.

A.Вольфрам .

B.Титан .

C.Медь .

5.Критерии работоспособности резьбовых соединений

A.Разрушение резьбы.

B.Плотность и прочность резьбового соединения.

C.Поломка болтов над головкой.

Тест 14 (тема 4.2)

1.Проектный расчет зубца зубчатого колеса

А. [σ]u.

B.[σk].

C.[τ].

2.Конструкции вала редуктора

A.Сплошной .

B.Полый .

C.Ступенчатый .

3.Отличие оси от вала

А. Передает крутящий момент. B.Не передает крутящий момент.

185

C.Несет поперечные нагрузки.

4.Отличие прочностных расчетов конических передач от прямозубых цилиндрических

А. Ничем .

A.Введением коэффициента к=0,85.

B.Рассчитываются как косозубые зубчатые колеса.

5.Поломка зубьев связана с напряжениями:

А. нормальными; Б. касательными; С. полными; Д. изгиба .

.

6.Силы, действующие в прямозубом зацеплении:

А. радиальная, радиальноупорная; Б. нормальная, окружная; С. радиальная и окружная.

7.Силы, действующие в косозубом зацеплении:

А. радиальная, радиальноупорная; Б. нормальная, окружная; С. радиальная, окружная и осевая.

8.Основной материал для изготовления зубчатых колес:

А. медь; Б. латунь; С. баббит; Д. стали.

9.Особенностью планетарных передач являются:

А. определение передаточного отношения; Б. распределение сил и моментов;

186

С. конструкция; Д. габариты.

Тест 15 (тема 4.3)

1.Отличие подшипники скольжения от подшипников качения

A.Конструкцией .

B.Надежностью.

C.Снижением нагрузок.

2.Муфты применяются для…

A.Соединения валов.

B.Соединения валов и компенсации различных видов…

C.Защиты вала от корпуса.

3.Определить внутренний диаметр подшипника качения

A.По двум последним цифрам маркировки подшипника.

B.По первым двум цифрам на маркировке подшипника, умноженным на 5.

C.По всем цифрам на маркировке подшипника.

4.Отличие вала от оси:

А. передачей усилия; Б. передачей крутящего момента; С. Передает мощность.

5. Назначение вала:

А. передача мощности; Б. преобразование момента; С. передача мощности; Д. передача сил.

6. Назначение муфты:

А. для соединения концов вала ; Б. регулирование мощности;

187

С. снижение усилий.

7. Для определения внутреннего диаметра подшипника качания необходимо:

А. замерить внутренний диаметр; Б. определить маркировку на подшипнике;

В. две последних цифры маркировки умножить на 5х.

Тест 16 (тема 4.4)

1.Разъемные соединения

A.Отделение одной детали от другой без повреждения.

B.Паяные.

C.Сварные.

2.Основной критерий работоспособности соединений

A.Жесткость.

B.Устойчивость.

C.Прочность.

3.Неразъемные соединения

A.Винтовые.

B.Шлицевые.

C.Шпоночные.

D.Сварные.

Тест 17 (тема 4.5)

1.Сварные соединения относятся

А. К разъемным.

B.К неразъемным.

C.К смешанным.

188

2.Расчет стыковых соединений (условие прочности)

А. σ ≤ [σ].

B.τ ≤ [τ].

C.σ ≤ [σ]; τ ≤ [τ].

3.Условие прочности сварного соединения внахлестку

A.σ ≤ [σ].

B.τ ≤ [τ].

	C.		.
		,

4.Определение сечения стержня болта

A. .

B. · .

C.

· ,

.

5.Шов сварного соединения рассчитывается по

A.катету

B.гипотенузе

C.перпендикуляру, опущенному на гипотенузе

189

Правильные ответы на тренировочные тесты

Раздел	Номер	№				Номер вопроса/правильный ответ
	теста	темы
	1	1.1	1	2	3	4
			С	С	В	B
	2	1.2	1	2	3	4	5	6	7	8
1			A	A	A	A	C	A	B	A
	3		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
		1.3	C	B	B	A	B	A	C	B	B	A	B	A	B
			14	15	16	17	18	19	20
			В	В	A	В	В	C	A
	4	2.1	1	2	3
			В	В	В
			1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
2	5	2.2	В	В	В	С	А	В	А	С	А	А	С	С	А
			14
			А
	6	2.3	1
			А
	7	3.1	1	2	3	4	5
			С	А	С	А	А
	8	3.2	1	2	3	4	5	6	7	8	9
3			В	С	В	А	В	В	В	В	С
	9	3.3	1	2	3	4
			А	В	С	А
	10	3.4	1	2
			В	С
	11	3.5	1	2	3	4
			В	С	В	С
	12	3.6	1	2	3	4
			С	B	B	D
	13	4.1	1	2	3	4	5
			А	В	С	А	В
	14	4.2	1	2	3	4	5	6	7	8	9
			В	С	В	В	D	C	C	D	A
4	15	4.3	1	2	3	4	5	6	7
			А	В	А	B	D	A	C
	16	4.4	1	2	3
			C	C	D
	17	4.5	1	2	3	4	5
			В	А	С	В	С

190

4.5. Итоговый контроль Вопросы к экзамену

1.Дайте определение понятий машина, механизм, машины-автомата, автоматической линии.

2.Дайте определение звену, кинематической пары, кинематической цепи, детали, сборочной единицы.

3.Перечислите основные требования, предъявляемые к объектам техники.

4.Как определяется класс кинематической пары?

5.Поясните смысл структурной формулы определения степени подвижности механизма.

6.Начертите схемы основных типов механизмов (рычажных, кулачковых, зубчатых).

7.Что такое избыточные связи?

8.Назовите основные методы кинематического анализа механизмов.

9.Дайте определение функции положения механизма.

10.В чем сущность метода планов скоростей и ускорений?

11.Как определяется точность механизма?

12.Как определяется аналог скорости и ускорения?

13.Какие силы действуют на звенья механизма?

14.Напишите уравнение движения механизма в интегральной форме.

15.Какие режимы движения механизма?

16.Как определяется КПД сложного механизма?

17.Для каких целей применяется маховик?

18.Что такое балансировка?

19.Начертите шарнирный механизм.

20.Дайте определение правила Грасгофа для для четырехзвенного шарнирного механизма.

21.Дайте определение кулачковому механизму.

22.Угол давления и его свойства?

191

23.Начертите мальтийский механизм.

24.Определите конечную погрешность механизмов.

25.Дайте классификацию зубчатых передач.

26.Сформулируйте основную теорему зацепления.

27.Дайте определение модуля зацепления.

28.Определите передаточное отношение зубчатых передач.

29.Перечислите силы, действующие в зацеплении цилиндрической косозубой передачи.

30.Назовите основное отличие планетарных передач от зубчатых.

31.Определите передаточные отношения планетарной передачи.

32.Дайте определение манипулятору.

33.Сформулируйте основные допущения при схематизации материалов.

34.Какие нагрузки прилагаются к элементам конструкций?

35.В чем сущность метода сечений?

36.Дайте определение напряжения в данной точке.

37.Для каких целей определяются допускаемые напряжения?

38.Приведите геометрические характеристики сечений.

39.Что такое предел пропорциональности, текучести, прочности?

40.Дайте определение чистому сдвигу?

41.Дайте последовательность расчета элементов конструкций на прочность.

42.Сформулируйте цель и задачи сопротивления материалов.

43.Для каких целей производятся испытания образцов материалов?

44.Начертите характерную диаграмму растяжения (сжатия) эластичного материала.

45.Сформулируйте закон Р.Гука.

46.Определите геометрические характеристики сечений.

47.Назовите внутренние силовые факторы.

48.Виды разрушений сопутствующих деформации: линейной и угловой.

49.Для каких целей выбирается допускаемое напряжение [σ]?

50.Дайте определение коэффициенту Пуассона.

192

51.Напишите выражения, связывающее три постоянные E, G, V.

52.Дайте определение закону парности касательных напряжений.

53.Дайте последовательность построения эпюр и для каких целей строятся эпюры.

54.Напишите формулу Эйлера для определения устойчивости.

55.Дайте определение критической силы?

56.Назовите гипотезы (теории) прочности.

57.Дайте последовательность расчета элементы конструкций при изгибе с кручением.

58.Перечислите виды сложных нагружений.

59.Дайте определение концентратору напряжения.

60.Дайте определение контактным напряжениям.

61.Дайте определение усталости материала.

62.Поясните назначение коэффициенов динамичности при ударе и колебаниях.

63.Перечислите методы применяемые для повышения усталостной прочности.

64.Какие стадии и этапы работ при проектировании машин и механизмов?

65.Какие конструкционные материалы применяются в машиностроении?

66.Для каких целей вводится стандартизация и взаимозаменяемость?

67.Что такое размер?

68.Что такое допуск?

69.Почему при проектных расчетах зубчатые колеса рассчитывают на контактную прочность?

70.По каким напряжениям производят проверочные расчеты зубчатых колес?

71.Чем отличаются прочностные расчеты конических зубчатых колес?

72.Изобразите конструкцию вала зубчатой передачи.

73.Дайте последовательность расчета валов.

74.В каких случаях применяют подшипники скольжения?

193

75.Из каких деталей состоят подшипники скольжения?

76.Из каких деталей состоят подшипники качения?

77.Классификация подшипников качения.

78.Назначение и классификация муфт.

79.Из каких материалов изготавливают корпуса, станины?

80.Для каких целей применяют смазочные материалы?

81.Какие виды сварных соединений знаете?

82.По каким напряжениям рассчитываются сварные соединения?

83.Какие типы резьбовых соединений применяются в машиностроении?

84.Как рассчитывают резьбовые соединения на прочность?

194

Содержание

1.Информация о дисциплине			3
	1.1.	Предисловие	3
	1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы		5
	1.2.1. Содержание дисциплины по ГОС		5
	1.2.2. Объем дисциплины и виды учебной работы		6
	1.2.3. Перечень видов практических занятий и контроля		6
2.	Рабочие учебные материалы		11
	2.1.	Рабочая программа	11
	2.2. 1. Тематический план дисциплины (для студентов очной		15
формы обучения)
	2.2. 1. Тематический план дисциплины (для студентов очно-		16
заочной формы обучения)
	2.2. 1. Тематический план дисциплины (для студентов заочной		17
формы обучения)
	2.3. Структурно-логическая схема дисциплины		19
	2.4. Временной график изучения дисциплины		20
	2.5.Практический блок		21
		2.5.1. Практические занятия	21
		2.5.2. Лабораторный практикум	21
	2.6. Балльно-рейтинговая система оценки знаний		22
3.	Информационные ресурсы дисциплины		23
	3.1.Библиографический список		23
	3.2. Опорный конспект		24
	Раздел 1. Основы машиноведения		25
		195

1.1. Основные понятия и определения	26
1.1.1. Построение расчетной модели	27
1.1.2. Основные требования к объектам техники	28
1.1.3. Основы структуры механизмов	29
1.1.4. Классификация кинематических пар	30
1.1.5. Определение степени подвижности механизма	30
1.1.6. Кинематические схемы основных типов механизмов	31
1.1.7. Избыточные связи	32
1.2. Основы кинематики механизмов	39
1.2.1. Задачи кинематики и методы кинематического анализа	39
1.2.2. Аналитический метод	40
1.2.3. Графические методы кинематического анализа	42
1.3. Основы динамики механизмов	44
1.3.1. Основные задачи динамики	44
1.3.2. Силы, действующие на звенья механизмов	44
1.3.3. Уравнение движения механизма в интегральной и	45
дифференциальной формах
1.3.4. Режимы движения	48
1.3.5. Механический коэффициент полезного действия	48
1.3.6. Понятие о регулировании хода машин. Силы энергии и их	49
уравновешивание

196

Вопросы для самопроверки	51
Раздел 2. Основные типы механизмов	52
2.1. Рычажные механизмы	52
2.1.1. Кинематический анализ кривошипно-ползунного	53
механизма
2.1.2. Кулачковые механизмы	54
2.1.3. Определение основных размеров кулачкового механизма	55
2.1.4. Мальтийский механизм	56
2.1.4.1. Определение основных размеров мальтийского	56
механизма
2.1.5. Счетно-решающие и измерительные механизмы	57
2.2. Теория зубчатых передач	60
2.2.1. Основные геометрические параметры цилиндрического	63
зубчатого колеса
2.2.2. Коническая зубчатая передача	64
2.2.3. Червячная передача	64
2.2.4.Силы, действующие в зацеплении	65
2.2.5. Планентарные передачи	68
2.3. Манипуляторы и промышленные роботы	71
2.3.1. Геометрические характеристики манипуляторов	71
Вопросы для самопроверки	72
Раздел 3. Обеспечение прочностной надежности	73
3.1. Построение расчетной модели. Общие принципы расчета	73
элементов конструкций
3.1.1.Модели материала	74
3.1.2. Модели формы	74
3.1.3. Принцип независимости действия сил (принцип супозиции)	74
197

3.1.4. Нагрузки, действующие на элементы конструкций	75
3.1.5. Механические свойства конструкционных материалов	75
(диаграмма растяжения (сжатия)
3.1.6. Геометрические характеристики материалов	78
3.1.7. Метод сечений. Внутренние силовые факторы. Напряжения:	82
полное, нормальное и касательное. Деформация: линейная,
угловая
3.1.8. Допускаемые напряжения и условия прочности. Общая	83
методика определения допустимых напряжений
3.1.9. Общая методика расчетов на прочность	84
3.2. Растяжение (сжатие) бруса	86
3.2.1. Напряжения, действующие на наклонных площадках	87
3.2.2. Удельная потенциальная энергия деформации	87
3.3. Сдвиг и кручение бруса	88
3.3.1.Напряжения и деформации при чистом сдвиге	88
3.3.2. Кручение цилиндрического бруса	89
3.4.Изгиб бруса	92
3.4.1. Чистый и поперечный изгиб	92
3.4.2. Напряжения при изгибе	94
3.4.3. Касательные напряжения при плоском изгибе	97
3.4.4. Дифференциальное уравнение изогнутой оси балки	98
3.4.4.1. Статически неопределимые системы	99
3.4.5. Устойчивость деформированного состояния бруса.	100
Формула Эйлера
3.5.Расчет элементов конструкций при сложном нагружение	102
3.5.1.Гипотезы (теории) прочности	103
3.5.2. Расчет на прочность элементов конструкций	104
3.5.2. 1.Косой изгиб	104
3.5.2.2. Изгиб с растяжением (сжатием)	104
198

3.5.2.3. Изгиб с кручением	104
3.6. Местные и контактные напряжения	105
3.6.1. Динамические нагрузки	105
3.6.2. Условие прочности при переменных напряжениях	106
Вопросы для самопроверки	107
Раздел 4. Конструирование и расчет деталей машин	109
4.1.Общие принципы конструирования	109
4.1.1.Конструкционные материалы и их классификация	109
4.1.2.Основы взаимозаменяемости и стандартизации	110
4.2. Расчет зубчатых передач	112
1.3. Валы, подшипники, муфты	114
4.3.1.Валы, оси	114
4.3.2.Подшипники	115
4.3.3.Муфты	116
4.4.Корпусные детали	117
1.4.1. Смазочные и уплотнительные устройства	117
1.5. Соединения деталей	118
1.5.1. Сварные соединения	118
1.5.2. Резьбовые соединения	120
Вопросы для самопроверки	125
Заключение	131
3.3. Глоссарий	132
3.4. Методические указания к выполнению лабораторных работ	136
3.5. Методические указания к выполнению практических работ	136
199

4. Блок контроля освоения дисциплины	137
4.1. Общие указания	137
4.2. Задание на контрольные работы и методические указания к их	138
выполнению
4.3. Задание на курсовой проект и методические указания к его	171
выполнению
4.4. Текущий контроль. Тренировочные тесты	171
4.5. Итоговый контроль. Вопросы к экзамену	191

200

Анатолий Ильич Иванов

Каюм Усманович Кутыев

Прикладная механика

Учебно-методический комплекс

Редактор И.Н. Садчикова

Сводный темплан 2009 г.

Лицензия ЛР № 020308 от 14.02.97

Подписано в печать				Формат 60х84 1/16
Б.кн.-журн.	П.л.	Б.л.	.	Изд-во СЗТУ
Тираж				Заказ

Северо-западный государственный заочный технический университет Издательство СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации университетов России

191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, д. 5

201